JP6458838B2 - Combustor nozzle assembly and gas turbine including the same - Google Patents
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Description
本発明は、燃焼器ノズル組立体及びこれを含むガスタービンに関し、さらに詳しくは、クォータナリーノズル（ｑｕａｔｅｒｎａｒｙ ｎｏｚｚｌｅ）を省略し、予混合（ｐｒｅｍｉｘｉｎｇ）効果を向上させた構造を持つ燃焼器ノズル組立体及びこれを含むガスタービンに関する。 The present invention relates to a combustor nozzle assembly and a gas turbine including the combustor nozzle assembly. More particularly, the present invention relates to a combustor nozzle assembly having a structure in which a quaternary nozzle is omitted and a premixing effect is improved. And a gas turbine including the same.
一般に、ガスタービンは、圧縮機、燃焼器及びタービンから構成されている。空気導入口を介して流入した空気が圧縮機で圧縮されることにより、高温、高圧の圧縮空気となり、この圧縮空気に対して燃焼器で燃料を供給して燃焼させることにより、高温・高圧の燃焼ガス（作動流体）を得、この燃焼ガスによってタービンを駆動し、このタービンに連結された発電機を駆動する。 In general, a gas turbine is composed of a compressor, a combustor, and a turbine. The air flowing in through the air inlet is compressed by the compressor to become high-temperature and high-pressure compressed air, and fuel is supplied to the compressed air by the combustor and burned. A combustion gas (working fluid) is obtained, a turbine is driven by the combustion gas, and a generator connected to the turbine is driven.
従来のガスタービンの燃焼器１２は、図１及び図２に示すように、パイロット燃焼バーナー４４の周りを取り囲むように複数のメイン燃焼バーナー４５が配置されており、パイロット燃焼バーナー４４にはパイロットノズルが、メイン燃焼バーナー４５にはメインノズルがそれぞれ内蔵されており、パイロット燃焼バーナー４４及び複数のメイン燃焼バーナー４５は、燃焼室４３を向くように配置されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the conventional gas turbine combustor 12 is provided with a plurality of main combustion burners 45 so as to surround the pilot combustion burner 44, and the pilot combustion burner 44 includes a pilot nozzle. However, the main combustion burner 45 includes a main nozzle, and the pilot combustion burner 44 and the plurality of main combustion burners 45 are arranged to face the combustion chamber 43.
図３は従来技術による燃焼器ノズル組立体を示す部分断面図である。 FIG. 3 is a partial cross-sectional view illustrating a conventional combustor nozzle assembly.
図３を参照すると、従来技術による燃焼器ノズル組立体を構成する燃焼器ノズルケーシング１０は、平らな（ｆｌａｔ）構造の内部形状を持っており、燃焼器燃料ノズル（ｆｕｅｌ ｎｏｚｚｌｅ）に流入する圧縮空気流動が一様（ｕｎｉｆｏｒｍ）に流れない。 Referring to FIG. 3, a combustor nozzle casing 10 constituting a combustor nozzle assembly according to the prior art has an internal shape of a flat structure, and compression flows into a combustor fuel nozzle. The air flow does not flow uniformly.
また、従来技術による燃焼器ノズルケーシング１０は、内部に予混合（ｐｒｅｍｉｘｉｎｇ）のための別途のクォータナリーノズル（ｑｕａｒｔｅｒｎａｒｙ ｎｏｚｚｌｅ）１１が適用され、別途の溶接による結合が要求される。 In addition, the combustor nozzle casing 10 according to the prior art is provided with a separate quaternary nozzle 11 for premixing, and requires a separate welding connection.
さらに、従来技術による燃焼器ノズルケーシング１０は、クォータナリーノズル（ｑｕａｒｔｅｒｎａｒｙ ｎｏｚｚｌｅ）１１に連通した構造の燃料チャンバー（ｆｕｅｌ ｃｈａｍｂｅｒ）１２により、体積が大きくなるとともに厚くなる。 Further, the combustor nozzle casing 10 according to the prior art increases in volume and thickness due to a fuel chamber 12 having a structure communicating with a quaternary nozzle 11.
したがって、上述した従来技術による問題点を解決することができる燃焼器ノズル組立体に関する技術が求められている。 Therefore, there is a need for a technique related to a combustor nozzle assembly that can solve the above-described problems caused by the prior art.
本発明の目的は、ノズルケーシングの体積を減少させ、圧縮空気の流動ユニフォーミティー（ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）を改善し、クォータナリーノズル（ｑｕａｔｅｒｎａｒｙ ｎｏｚｚｌｅ）を省略して製作費用を削減し、予混合（ｐｒｅｍｉｘｉｎｇ）効果を向上させた構造を持つ燃焼器ノズル組立体、及びこれを含むガスタービンを提供することにある。 The object of the present invention is to reduce the volume of the nozzle casing, improve the flow uniformity of the compressed air, omit the quaternary nozzle, reduce the manufacturing cost, and premixing effect It is an object to provide a combustor nozzle assembly having an improved structure and a gas turbine including the same.
上記の目的を達成するための本発明の一態様による燃焼器ノズル組立体は、圧縮機から供給される圧縮空気をその内部に導入するノズルケーシングを含む燃焼器ノズル組立体であって、前記ノズルケーシングの内面のうち、引き込まれた圧縮空気が垂直に触れ合う面から連続するコーナー部位に形成された曲面構造と；前記曲面構造に形成された燃料噴射口と；前記曲面構造の内部に所定の体積で形成され、燃料噴射口を介してノズルケーシングの内部へ燃料を供給する燃料チャンバーと；を含んでなることができる。 To achieve the above object, a combustor nozzle assembly according to an aspect of the present invention is a combustor nozzle assembly including a nozzle casing for introducing compressed air supplied from a compressor into the combustor nozzle assembly. A curved surface structure formed in a corner portion continuous from a surface where compressed air drawn in is perpendicularly contacted among inner surfaces of the casing; a fuel injection port formed in the curved surface structure; and a predetermined volume inside the curved surface structure And a fuel chamber for supplying fuel to the inside of the nozzle casing through the fuel injection port.
本発明の一実施形態において、前記曲面構造は、コーナー部位に所定の曲率半径で形成されたラウンド構造であり得る。 In one embodiment of the present invention, the curved surface structure may be a round structure formed at a corner portion with a predetermined radius of curvature.
この場合、前記ラウンド構造の曲率半径は、ノズルケーシングの内径の１０〜５０％に相当する長さであり得る。 In this case, the radius of curvature of the round structure may be a length corresponding to 10 to 50% of the inner diameter of the nozzle casing.
また、前記燃料噴射口の形成方向は、ラウンド構造の曲率半径の中心を向くことができる。 In addition, the direction of formation of the fuel injection port can face the center of the radius of curvature of the round structure.
本発明の一実施形態において、前記燃料噴射口は曲面構造に沿って２つ以上形成されており、前記燃料噴射口は１つ以上の列を形成することができる。 In one embodiment of the present invention, two or more fuel injection ports are formed along a curved surface structure, and the fuel injection ports may form one or more rows.
本発明の一実施形態において、前記曲面構造には、それぞれ互いに異なる内径に形成された２つ以上の燃料噴射口が一定のパターンで配置できる。 In one embodiment of the present invention, two or more fuel injection ports formed at different inner diameters can be arranged in a certain pattern on the curved surface structure.
この場合、前記燃料噴射口は、側断面視で曲面構造の中央部に形成される第１燃料噴射口と；前記第１燃料噴射口に隣接して配置され、第１燃料噴射口の内径の１０〜５０％に相当する内径で形成された第２燃料噴射口と；を含むことができる。 In this case, the fuel injection port includes a first fuel injection port formed at a central portion of the curved surface structure in a side sectional view; and is disposed adjacent to the first fuel injection port and has an inner diameter of the first fuel injection port. A second fuel injection port formed with an inner diameter corresponding to 10 to 50%.
本発明の一実施形態において、前記ノズルケーシングの内部側面には、ライナーを介して引き込まれた圧縮空気に渦流を形成することができるように、所定の長さだけ突出して第１渦流形成突起が２つ以上形成できる。 In one embodiment of the present invention, a first vortex forming protrusion is formed on the inner side surface of the nozzle casing so as to protrude by a predetermined length so as to form a vortex in the compressed air drawn through the liner. Two or more can be formed.
この場合、前記第１渦流形成突起は、ノズルケーシングの内部側面の周りに沿って一定の角度だけ離隔して配置できる。 In this case, the first vortex forming protrusions can be spaced apart by a certain angle along the inner side surface of the nozzle casing.
本発明の一実施形態において、前記ノズルケーシングの内面のうち、引き込まれた圧縮空気が垂直に触れ合う面には、ライナーを介して引き込まれた圧縮空気に渦流を形成することができるように、所定の長さだけ突出して第２渦流形成突起が形成できる。 In one embodiment of the present invention, of the inner surface of the nozzle casing, on a surface where the drawn compressed air comes into contact with the vertical, a predetermined vortex can be formed in the compressed air drawn through the liner. The second eddy current forming protrusion can be formed by protruding by the length of.
この場合、前記第２渦流形成突起は、平面視において、中心に向かって螺旋状を描く渦巻き構造であり得る。 In this case, the second vortex forming protrusion may have a spiral structure that draws a spiral toward the center in plan view.
本発明の一実施形態において、前記ノズルケーシングの内部側面には、ライナーを介して引き込まれた圧縮空気に渦流を形成することができるように、所定の長さだけ突出し且つ圧縮空気の引き込み方向に螺旋状を描く渦巻き構造の第３渦流形成突起が１つ以上形成できる。 In one embodiment of the present invention, the nozzle casing protrudes by a predetermined length on the inner side surface of the nozzle casing so as to form a vortex in the compressed air drawn through the liner, and in the direction in which the compressed air is drawn. One or more third vortex forming protrusions having a spiral structure describing a spiral shape can be formed.
また、本発明は、前記燃焼器ノズル組立体を含むガスタービンを提供することができるが、本発明の一態様によるガスタービンは、圧縮機、燃焼器ノズル組立体及びタービンを含むガスタービンであって、前記燃焼器ノズル組立体は、前記圧縮機から供給される圧縮空気をその内部に導入するノズルケーシングを含み、前記ノズルケーシングの内面のうち、引き込まれた圧縮空気が垂直に触れ合う面から連続するコーナー部位には、所定の曲率半径で形成されたラウンド構造の曲面構造が形成されており、前記曲面構造の内部には、曲面構造の外面に形成された燃料噴射口を介してノズルケーシングの内部へ燃料を供給する燃料チャンバーが設けられた構成であり得る。 In addition, the present invention can provide a gas turbine including the combustor nozzle assembly. The gas turbine according to one aspect of the present invention is a gas turbine including a compressor, a combustor nozzle assembly, and a turbine. The combustor nozzle assembly includes a nozzle casing that introduces compressed air supplied from the compressor into the inside thereof, and is continuously connected from a surface of the inner surface of the nozzle casing to which the drawn compressed air comes into vertical contact. A curved surface structure having a round structure formed with a predetermined radius of curvature is formed at the corner portion, and the inside of the curved surface structure has a nozzle casing through a fuel injection port formed on the outer surface of the curved surface structure. The fuel chamber for supplying fuel to the inside may be provided.
本発明の一実施形態において、前記燃料噴射口の形成方向は、ラウンド構造の曲率半径の中心を向くことができる。 In one embodiment of the present invention, the formation direction of the fuel injection port may face the center of the radius of curvature of the round structure.
本発明の一実施形態において、前記燃料噴射口は、ノズルケーシングが内周面に沿って２つ以上形成されており、前記燃料噴射口は、１つ以上の列を形成することができる。 In one embodiment of the present invention, two or more nozzle casings are formed along the inner peripheral surface of the fuel injection ports, and the fuel injection ports can form one or more rows.
本発明の一実施形態において、前記曲面構造には、それぞれ互いに異なる内径で形成された２つ以上の燃料噴射口が一定のパターンで配置できる。 In one embodiment of the present invention, two or more fuel injection ports formed with different inner diameters can be arranged in a certain pattern on the curved surface structure.
上述したように、本発明の燃焼器ノズル組立体によれば、特定の構造のノズルケーシング、燃料噴射口及び燃料チャンバーを備えることにより、ノズルケーシングの体積を減少させ、圧縮空気の流動ユニフォーミティー（ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）を改善し、クォータナリーノズル（ｑｕａｔｅｒｎａｒｙ ｎｏｚｚｌｅ）を省略して製作費用を削減し、予混合（ｐｒｅｍｉｘｉｎｇ）効果を向上させた構造を持つ燃焼器ノズル組立体、及びこれを含むガスタービンを提供することができる。 As described above, according to the combustor nozzle assembly of the present invention, a nozzle casing having a specific structure, a fuel injection port, and a fuel chamber are provided to reduce the volume of the nozzle casing, and the flow uniformity of compressed air ( Provided is a combustor nozzle assembly having a structure that improves uniformity, omits quaternary nozzles, reduces manufacturing costs, and improves premixing effects, and a gas turbine including the same can do.
また、本発明の燃焼器ノズル組立体によれば、ノズルケーシングの内面のうち、引き込まれた圧縮空気が垂直に触れ合う面から連続するコーナー部位に曲面構造と燃料噴射口を形成し、曲面構造の内部に燃料チャンバーを備えることにより、圧縮空気の流動ユニフォーミティー（ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）を改善することができるとともに、クォータナリーノズル（ｑｕａｔｅｒｎａｒｙ ｎｏｚｚｌｅ）を省略することができて燃焼器の製作費用を削減することができるうえ、予混合（ｐｒｅｍｉｘｉｎｇ）効果を向上させることができる構造の燃焼器ノズル組立体を提供することができる。 Further, according to the combustor nozzle assembly of the present invention, a curved surface structure and a fuel injection port are formed in a corner portion continuous from a surface where the drawn compressed air is vertically contacted, of the inner surface of the nozzle casing. By providing the fuel chamber inside, the flow uniformity of compressed air can be improved, and the quaternary nozzle can be omitted, thereby reducing the manufacturing cost of the combustor. In addition, it is possible to provide a combustor nozzle assembly having a structure capable of improving a premixing effect.
また、本発明の燃焼器ノズル組立体によれば、曲面構造に形成された燃料噴射口の形成方向を特定の方向に限定し、一定のパターンで多数配置することにより、予混合（ｐｒｅｍｉｘｉｎｇ）効果を向上させることができる構造の燃焼器ノズル組立体を提供することができる。 Further, according to the combustor nozzle assembly of the present invention, the pre-mixing effect is achieved by limiting the formation direction of the fuel injection port formed in the curved structure to a specific direction and arranging a large number of them in a fixed pattern. It is possible to provide a combustor nozzle assembly having a structure capable of improving the efficiency.
また、本発明の燃焼器ノズル組立体によれば、特定の構造の第１燃料噴射口、第２燃料噴射口を特定の位置に配置することにより、予混合（ｐｒｅｍｉｘｉｎｇ）効果を向上させることができる構造の燃焼器ノズル組立体を提供することができる。 Further, according to the combustor nozzle assembly of the present invention, the premixing effect can be improved by arranging the first fuel injection port and the second fuel injection port having a specific structure at a specific position. A combustor nozzle assembly having a possible structure can be provided.
また、本発明の燃焼器ノズル組立体によれば、特定の構造の第１渦流形成突起、第２渦流形成突起及び第３渦流形成突起を備えることにより、予混合（ｐｒｅｍｉｘｉｎｇ）効果を向上させることができる構造の燃焼器ノズル組立体を提供することができる。 Further, according to the combustor nozzle assembly of the present invention, the premixing effect can be improved by providing the first vortex forming protrusion, the second vortex forming protrusion and the third vortex forming protrusion having a specific structure. It is possible to provide a combustor nozzle assembly having a structure capable of achieving the above.
また、本発明のガスタービンによれば、特定の構成の燃焼器ノズル組立体を備えることにより、製作コストを削減し、運用効率を向上させることができるガスタービンを提供することができる。 Moreover, according to the gas turbine of this invention, the gas turbine which can reduce manufacturing cost and can improve operational efficiency can be provided by providing the combustor nozzle assembly of a specific structure.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲で使用された用語や単語は通常的かつ辞典的な意味に限定して解釈されてはならず、本発明の技術的思想に符合する意味と概念で解釈されるべきである。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed to be limited to ordinary and dictionary meanings, meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention. Should be interpreted.
本明細書全体において、ある部材が他の部材「上」に位置しているとするとき、これはある部材が他の部材に接している場合だけでなく、両部材の間に別の部材が介在する場合も含む。本明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、これは、特に反対される記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。 Throughout this specification, when a member is located “on” another member, this is not only the case when one member is in contact with the other member, but another member between the two members. Includes intervening cases. Throughout this specification, when a part “includes” a component, it does not exclude other components, but includes other components, unless specifically stated to the contrary. Means that you can.
図４は本発明の一実施形態による燃焼器ノズル組立体１００を示す部分断面図である。 FIG. 4 is a partial cross-sectional view illustrating a combustor nozzle assembly 100 according to an embodiment of the present invention.
本実施形態による燃焼器ノズル組立体１００は、特定の構造の曲面構造１１２、燃料噴射口１２０及び燃料チャンバー１３０が形成されたノズルケーシング１１０を備えることにより、ノズルケーシング１１０の体積を減少させ、圧縮空気の流動ユニフォーミティー（ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）を改善し、従来のクォータナリーノズル（ｑｕａｔｅｒｎａｒｙ ｎｏｚｚｌｅ）を省略して製作費用を削減し、予混合（ｐｒｅｍｉｘｉｎｇ）効果を向上させた構造を持つ燃焼器ノズル組立体１００、及びこれを含むガスタービンを提供することができる。 The combustor nozzle assembly 100 according to the present embodiment includes a nozzle casing 110 having a curved structure 112 having a specific structure, a fuel injection port 120, and a fuel chamber 130, thereby reducing the volume of the nozzle casing 110 and compressing it. Combustor nozzle assembly 100 having a structure in which air flow uniformity is improved, conventional quaternary nozzles are omitted, manufacturing costs are reduced, and premixing effect is improved. , And a gas turbine including the same.
以下、添付図面を参照して、本実施形態による燃焼器ノズル組立体１００を構成する各構成について詳細に説明する。 Hereinafter, with reference to an accompanying drawing, each composition which constitutes combustor nozzle assembly 100 by this embodiment is explained in detail.
本実施形態によるノズルケーシング１１０は、その内面のうち、引き込まれた圧縮空気が垂直に触れ合う面１１１から連続するコーナー部位に、緩やかな構造の曲面構造１１２が形成されている。 In the nozzle casing 110 according to the present embodiment, a gently curved surface structure 112 is formed in a corner portion of the inner surface that continues from the surface 111 where the drawn compressed air contacts vertically.
このような構造により、引き込まれた圧縮空気がスムーズに方向を転換するように誘導することができ、燃料との混合をさらに効果的に誘導することができる。 With such a structure, the drawn compressed air can be guided to smoothly change direction, and mixing with fuel can be further effectively induced.
具体的には、曲面構造１１２は、コーナー部位に所定の曲率半径Ｒに形成されたラウンド構造であることが好ましい。 Specifically, the curved surface structure 112 is preferably a round structure formed at a corner portion with a predetermined curvature radius R.
このとき、ラウンド構造の曲率半径Ｒは、設計者の意図に応じて適切に変更可能であり、例えば、ノズルケーシング１１０の内径ＩＤの１０〜５０％に相当する長さであることが好ましい。 At this time, the curvature radius R of the round structure can be appropriately changed according to the intention of the designer, and is preferably a length corresponding to 10 to 50% of the inner diameter ID of the nozzle casing 110, for example.
本実施形態による燃料噴射口１２０は、図４及び図８〜図１０に示すように、曲面構造１１２上に形成されることが好ましい。 The fuel injection port 120 according to the present embodiment is preferably formed on the curved surface structure 112 as shown in FIGS. 4 and 8 to 10.
このとき、曲面構造１１２の内部には、所定の体積を持つ燃料チャンバー１３０が形成できる。このとき、燃料チャンバー１３０は、燃料噴射口１２０を介してノズルケーシング１１０の内部へ供給される燃料を一定量貯蔵する空間を形成する。 At this time, a fuel chamber 130 having a predetermined volume can be formed inside the curved surface structure 112. At this time, the fuel chamber 130 forms a space for storing a certain amount of fuel supplied into the nozzle casing 110 through the fuel injection port 120.
曲面構造１１２上に形成された燃料噴射口１２０の方向は、圧縮空気との混合を適切に誘導することができる方向であれば、特に限定されるものではないが、図１０に示すように、ラウンド構造の曲率半径の中心Ｃを向くようにすることが好ましい。これは、曲面構造１１２からリターンする圧縮空気の流動上に、ほぼ直角をなすように燃料を噴射する効果をもたらすことにより、圧縮空気と燃料との混合を促進する上で有利であるからである。 The direction of the fuel injection port 120 formed on the curved surface structure 112 is not particularly limited as long as it can properly induce mixing with the compressed air, but as shown in FIG. It is preferable to face the center C of the radius of curvature of the round structure. This is because it is advantageous in promoting the mixing of the compressed air and the fuel by providing an effect of injecting the fuel at a substantially right angle on the flow of the compressed air returning from the curved surface structure 112. .
本実施形態による燃料噴射口１２０は、図８及び図９に示すように、曲面構造１１２に沿って２つ以上形成できる。このとき、燃料噴射口１２０は、図９に示すように、１つ以上の列Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を形成することが好ましい。 As shown in FIGS. 8 and 9, two or more fuel injection ports 120 according to the present embodiment can be formed along the curved surface structure 112. At this time, the fuel injection port 120 preferably forms one or more rows L1, L2, and L3 as shown in FIG.
場合によって、曲面構造１１２には、それぞれ互いに異なる内径で形成された２つ以上の燃料噴射口１２０が一定のパターンで配置できる。 In some cases, two or more fuel injection ports 120 formed with different inner diameters can be arranged in the curved structure 112 in a certain pattern.
燃料噴射口１２０の形成パターンは、引き込まれた圧縮空気と燃料との混合を効果的に行うことができるパターンであれば特に限定されるものではなく、設計者の意図に応じて適切に変更可能である。 The formation pattern of the fuel injection port 120 is not particularly limited as long as it can effectively mix the drawn compressed air and the fuel, and can be appropriately changed according to the intention of the designer. It is.
具体的には、図８に示されているように、本実施形態による燃料噴射口１２０は、第１燃料噴射口１２１及び第２燃料噴射口１２２を含む構成であり得る。 Specifically, as shown in FIG. 8, the fuel injection port 120 according to the present embodiment may include a first fuel injection port 121 and a second fuel injection port 122.
第１燃料噴射口１２１は、側断面視で曲面構造１１２の中央部に形成される。また、第２燃料噴射口１２２は、第１燃料噴射口１２１に隣接して配置され、第１燃料噴射口１２１の内径の１０〜５０％に相当する内径で形成される。これは、方向を転換する圧縮空気の流動が最も盛んな曲面構造１１２の中央部で最も多くの燃料を噴射するようにし、その周辺にはこれより少ない量の燃料を分配して噴射するようにすることにより、燃料と空気との混合の均一性を向上させる。 The first fuel injection port 121 is formed at the center of the curved surface structure 112 in a side sectional view. The second fuel injection port 122 is disposed adjacent to the first fuel injection port 121 and has an inner diameter corresponding to 10 to 50% of the inner diameter of the first fuel injection port 121. This is so that the most fuel is injected at the center of the curved surface structure 112 where the flow of compressed air that changes direction is most active, and a smaller amount of fuel is distributed and injected around the center. By doing so, the uniformity of mixing of fuel and air is improved.
一方、本実施形態による燃焼器ノズル組立体１００は、図６に示されているように、ノズルケーシング１１０の内部側面に第１渦流形成突起１４１をさらに含むことができる。 Meanwhile, the combustor nozzle assembly 100 according to the present embodiment may further include a first vortex forming protrusion 141 on the inner side surface of the nozzle casing 110, as shown in FIG.
具体的には、第１渦流形成突起１４１は、図６に示されているように、ライナーを介して引き込まれた圧縮空気に渦流を形成することができるように、ノズルケーシング１１０の内部側面に所定の長さだけ突出して２つ以上形成できる。 Specifically, as shown in FIG. 6, the first vortex forming protrusion 141 is formed on the inner side surface of the nozzle casing 110 so as to form a vortex in the compressed air drawn through the liner. Two or more can be formed protruding by a predetermined length.
好ましくは、第１渦流形成突起１４１は、ノズルケーシング１１０の内部側面の周りに沿って一定の角度だけ離隔して配置できる。 Preferably, the first vortex forming protrusions 141 may be spaced apart by a certain angle along the inner side surface of the nozzle casing 110.
この場合、引き込まれた圧縮空気は、第１渦流形成突起１４１によって回転流動を発生させて燃料との混合をさらに効果的に誘導することができる。 In this case, the drawn compressed air can generate a rotational flow by the first eddy current forming projection 141 to further effectively induce mixing with the fuel.
他の実施形態によれば、図６に示されているように、ノズルケーシング１１０の内面のうち、引き込まれた圧縮空気が垂直に触れ合う面に第２渦流形成突起１４２を形成することができる。 According to another embodiment, as shown in FIG. 6, the second eddy current forming protrusion 142 can be formed on the surface of the inner surface of the nozzle casing 110 where the compressed air drawn in comes into contact with.
具体的には、第２渦流形成突起１４２は、ライナーを介して引き込まれた圧縮空気に渦流を形成することができるように、ノズルケーシング１１０の内面に所定の長さだけ突設できる。 Specifically, the second vortex forming protrusion 142 can protrude from the inner surface of the nozzle casing 110 by a predetermined length so as to form a vortex in the compressed air drawn through the liner.
このとき、第２渦流形成突起１４２は、図６に示されているように、平面視において、中心に向かって螺旋状を描く渦巻き構造であり得る。 At this time, as shown in FIG. 6, the second vortex forming protrusion 142 may have a spiral structure that draws a spiral toward the center in plan view.
第２渦流形成突起１４２は、ノズルケーシング１１０の内部に引き込まれた圧縮空気と垂直に触れ合う場合、圧縮空気が回転流動することができるように効果的に誘導することができ、その結果として燃料との混合を簡単に誘導することができる。 The second vortex forming protrusion 142 can be effectively guided so that the compressed air can rotate and flow when it comes into contact with the compressed air drawn into the nozzle casing 110 perpendicularly. Can be easily induced.
場合によって、図７に示されているように、ノズルケーシング１１０の内部側面に第３渦流形成突起１４３を突設することができる。 In some cases, as shown in FIG. 7, a third vortex forming protrusion 143 may be provided on the inner side surface of the nozzle casing 110.
具体的には、第３渦流形成突起１４３は、ライナーを介して引き込まれた圧縮空気に渦流を形成することができるように、所定の長さだけ突出し且つ圧縮空気の引き込み方向に螺旋状を描く渦巻き構造であることが好ましい。 Specifically, the third vortex forming protrusion 143 protrudes by a predetermined length and draws a spiral shape in the direction in which the compressed air is drawn so that the vortex can be formed in the compressed air drawn through the liner. A spiral structure is preferred.
上述したように、本発明の燃焼器ノズル組立体によれば、特定の構造のノズルケーシング、燃料噴射口及び燃料チャンバーを備えることにより、ノズルケーシングの体積を減少させ、圧縮空気の流動ユニフォーミティー（ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）を改善し、クォータナリーノズル（ｑｕａｔｅｒｎａｒｙ ｎｏｚｚｌｅ）を省略して製作費用を削減し、予混合（ｐｒｅｍｉｘｉｎｇ）効果を向上させた構造を持つ燃焼器ノズル組立体、及びこれを含むガスタービンを提供することができる。 As described above, according to the combustor nozzle assembly of the present invention, a nozzle casing having a specific structure, a fuel injection port, and a fuel chamber are provided to reduce the volume of the nozzle casing, and the flow uniformity of compressed air ( Provided is a combustor nozzle assembly having a structure that improves uniformity, omits quaternary nozzles, reduces manufacturing costs, and improves premixing effects, and a gas turbine including the same can do.
また、本発明の燃焼器ノズル組立体によれば、ノズルケーシングの内面のうち、引き込まれた圧縮空気が垂直に触れ合う面から連続するコーナー部位に曲面構造及び燃料噴射口を形成し、曲面構造の内部に燃料チャンバーを備えることにより、圧縮空気の流動ユニフォーミティー（ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）を改善することができるとともに、クォータナリーノズル（ｑｕａｔｅｒｎａｒｙ ｎｏｚｚｌｅ）を省略することができて燃焼器の製作費用を削減することができるうえ、予混合（ｐｒｅｍｉｘｉｎｇ）効果を向上させることができる構造の燃焼器ノズル組立体を提供することができる。 Further, according to the combustor nozzle assembly of the present invention, a curved surface structure and a fuel injection port are formed in a corner portion continuous from a surface where the drawn compressed air comes into vertical contact with the inner surface of the nozzle casing. By providing the fuel chamber inside, the flow uniformity of compressed air can be improved, and the quaternary nozzle can be omitted, thereby reducing the manufacturing cost of the combustor. In addition, it is possible to provide a combustor nozzle assembly having a structure capable of improving a premixing effect.
また、本発明の燃焼器ノズル組立体によれば、曲面構造に形成された燃料噴射口の形成方向を特定の方向に限定し、一定のパターンで多数配置することにより、予混合（ｐｒｅｍｉｘｉｎｇ）効果を向上させることができる構造の燃焼器ノズル組立体を提供することができる。 Further, according to the combustor nozzle assembly of the present invention, the pre-mixing effect is achieved by limiting the formation direction of the fuel injection port formed in the curved structure to a specific direction and arranging a large number of them in a fixed pattern. It is possible to provide a combustor nozzle assembly having a structure capable of improving the efficiency.
また、本発明の燃焼器ノズル組立体によれば、特定の構造の第１燃料噴射口、第２燃料噴射口を特定の位置に配置することにより、予混合（ｐｒｅｍｉｘｉｎｇ）効果を向上させることができる構造の燃焼器ノズル組立体を提供することができる。 Further, according to the combustor nozzle assembly of the present invention, the premixing effect can be improved by arranging the first fuel injection port and the second fuel injection port having a specific structure at a specific position. A combustor nozzle assembly having a possible structure can be provided.
また、本発明の燃焼器ノズル組立体によれば、特定の構造の第１渦流形成突起、第２渦流形成突起及び第３渦流形成突起を備えることにより、予混合（ｐｒｅｍｉｘｉｎｇ）効果を向上させることができる構造の燃焼器ノズル組立体を提供することができる。 Further, according to the combustor nozzle assembly of the present invention, the premixing effect can be improved by providing the first vortex forming protrusion, the second vortex forming protrusion and the third vortex forming protrusion having a specific structure. It is possible to provide a combustor nozzle assembly having a structure capable of achieving the above.
本発明は、また、前記燃焼器ノズル組立体１００を含むガスタービンを提供することができる。したがって、本発明のガスタービンによれば、特定の構成の燃焼器ノズル組立体１００を備えることにより、製作コストを削減し、運用効率を向上させることができるガスタービンを提供することができる。 The present invention can also provide a gas turbine including the combustor nozzle assembly 100. Therefore, according to the gas turbine of the present invention, by providing the combustor nozzle assembly 100 having a specific configuration, it is possible to provide a gas turbine that can reduce manufacturing costs and improve operational efficiency.
以上、本発明の詳細な説明では、それによる特別な実施形態についてのみ記述した。ところが、本発明は、詳細な説明で言及される特別な形態に限定されるものではないと理解されるべきであり、むしろ添付された特許請求の範囲によって定義される本発明の精神と範囲内にあるすべての変形物、均等物及び代替物を含むものと理解されるべきである。 In the foregoing detailed description of the invention, only specific embodiments have been described. However, it should be understood that the invention is not limited to the specific forms mentioned in the detailed description, but rather is within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It should be understood to include all variations, equivalents and alternatives.
すなわち、本発明は、上述した特定の実施形態及び説明に限定されず、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば誰でも様々な変形実施が可能であり、それらの変形実施も本発明の保護範囲内に属する。 That is, the present invention is not limited to the above-described specific embodiments and descriptions, and has ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs without departing from the spirit of the present invention claimed in the scope of claims. Anyone can perform various modifications, and these modifications are also within the protection scope of the present invention.
１０ 従来技術による燃焼器ノズルケーシング
１１ クォータナリーノズル（ｑｕａｔｅｒｎａｒｙ ｎｏｚｚｌｅ）
１２ 燃料チャンバー（ｆｕｅｌ ｃｈａｍｂｅｒ）
１００ 燃焼器ノズル組立体
１１０ ノズルケーシング
１１１ ノズルケーシングの内部に引き込まれた圧縮空気が垂直に触れ合う面
１１２ 曲面構造
１２０ 燃料噴射口
１２１ 第１燃料噴射口
１２２ 第２燃料噴射口
１３０ 燃料チャンバー
１４１ 第１渦流形成突起
１４２ 第２渦流形成突起
１４３ 第３渦流形成突起
Ｃ ラウンド構造の曲率半径の中心
ＩＤ ノズルケーシングの内径
Ｒ ラウンド構造の曲率半径
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３ 燃料噴射口が形成する列
10 Combustor nozzle casing according to the prior art 11 Quaternary nozzle
12 Fuel chamber
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Combustor nozzle assembly 110 Nozzle casing 111 The surface where the compressed air drawn in the nozzle casing contacts perpendicularly 112 Curved surface structure 120 Fuel injection port 121 1st fuel injection port 122 2nd fuel injection port 130 Fuel chamber 141 1st Eddy current forming protrusion 142 Second eddy current forming protrusion 143 Third eddy current forming protrusion C Center of radius of curvature of round structure ID Nozzle casing inner diameter R Round structure of curvature radius L1, L2, L3 Row formed by fuel injection port
Claims (34)
前記ノズルケーシングの内面のうち、引き込まれた圧縮空気が垂直に触れ合う面から連続するコーナー部位に形成された曲面構造と、
前記曲面構造に形成された燃料噴射口と、
前記曲面構造の内部に所定の体積で形成され、燃料噴射口を介してノズルケーシングの内部へ燃料を供給する燃料チャンバーとを含み、
前記燃料噴射口は、曲面構造に沿って２つ以上形成されており、
前記燃料噴射口は１つ以上の列を形成する、燃焼器ノズル組立体。 A combustor nozzle assembly including a nozzle casing for introducing compressed air supplied from a compressor therein,
Of the inner surface of the nozzle casing, a curved surface structure formed at a corner portion continuous from the surface with which the drawn compressed air is vertically contacted, and
A fuel injection port formed in the curved surface structure;
The formed inside the curved design in a given volume, see contains a fuel chamber supplies fuel to the interior of the nozzle casing through the fuel injection port,
Two or more fuel injection ports are formed along the curved surface structure,
A combustor nozzle assembly, wherein the fuel injection ports form one or more rows.
前記ノズルケーシングの内面のうち、引き込まれた圧縮空気が垂直に触れ合う面から連続するコーナー部位に形成された曲面構造と、 Of the inner surface of the nozzle casing, a curved surface structure formed at a corner portion continuous from the surface with which the drawn compressed air is vertically contacted, and
前記曲面構造に形成された燃料噴射口と、 A fuel injection port formed in the curved surface structure;
前記曲面構造の内部に所定の体積で形成され、燃料噴射口を介してノズルケーシングの内部へ燃料を供給する燃料チャンバーとを含み、 A fuel chamber that is formed in a predetermined volume inside the curved structure and that supplies fuel to the inside of the nozzle casing via a fuel injection port;
前記曲面構造には、それぞれ互いに異なる内径で形成された２つ以上の燃料噴射口が一定のパターンで配置されており、 In the curved surface structure, two or more fuel injection ports formed with different inner diameters are arranged in a certain pattern,
前記燃料噴射口は、 The fuel injection port is
側断面視で曲面構造の中央部に形成される第１燃料噴射口と、 A first fuel injection port formed in a central portion of the curved structure in a side sectional view;
前記第１燃料噴射口に隣接して配置され、第１燃料噴射口の内径の１０〜５０％に相当する内径で形成された第２燃料噴射口とを含む、燃焼器ノズル組立体。 A combustor nozzle assembly including a second fuel injection port disposed adjacent to the first fuel injection port and having an inner diameter corresponding to 10 to 50% of an inner diameter of the first fuel injection port.
前記ノズルケーシングの内面のうち、引き込まれた圧縮空気が垂直に触れ合う面から連続するコーナー部位に形成された曲面構造と、 Of the inner surface of the nozzle casing, a curved surface structure formed at a corner portion continuous from the surface with which the drawn compressed air is vertically contacted, and
前記曲面構造に形成された燃料噴射口と、 A fuel injection port formed in the curved surface structure;
前記曲面構造の内部に所定の体積で形成され、燃料噴射口を介してノズルケーシングの内部へ燃料を供給する燃料チャンバーとを含み、 A fuel chamber that is formed in a predetermined volume inside the curved structure and that supplies fuel to the inside of the nozzle casing via a fuel injection port;
前記ノズルケーシングの内部側面には、ライナーを介して引き込まれた圧縮空気に渦流を形成することができるように、所定の長さだけ突出して第１渦流形成突起が２つ以上形成されている、燃焼器ノズル組立体。 Two or more first vortex forming protrusions are formed on the inner side surface of the nozzle casing so as to protrude by a predetermined length so that a vortex can be formed in the compressed air drawn through the liner. Combustor nozzle assembly.
前記ノズルケーシングの内面のうち、引き込まれた圧縮空気が垂直に触れ合う面から連続するコーナー部位に形成された曲面構造と、 Of the inner surface of the nozzle casing, a curved surface structure formed at a corner portion continuous from the surface with which the drawn compressed air is vertically contacted, and
前記曲面構造に形成された燃料噴射口と、 A fuel injection port formed in the curved surface structure;
前記曲面構造の内部に所定の体積で形成され、燃料噴射口を介してノズルケーシングの内部へ燃料を供給する燃料チャンバーとを含み、 A fuel chamber that is formed in a predetermined volume inside the curved structure and that supplies fuel to the inside of the nozzle casing via a fuel injection port;
前記ノズルケーシングの内面のうち、引き込まれた圧縮空気が垂直に触れ合う面には、ライナーを介して引き込まれた圧縮空気に渦流を形成することができるように、所定の長さだけ突出して第２渦流形成突起が形成されている、燃焼器ノズル組立体。 Of the inner surface of the nozzle casing, the second surface protrudes by a predetermined length so that a swirl can be formed in the compressed air drawn through the liner on the surface where the drawn compressed air comes into contact with the vertical. A combustor nozzle assembly in which vortex-forming projections are formed.
前記ノズルケーシングの内面のうち、引き込まれた圧縮空気が垂直に触れ合う面から連続するコーナー部位に形成された曲面構造と、 Of the inner surface of the nozzle casing, a curved surface structure formed at a corner portion continuous from the surface with which the drawn compressed air is vertically contacted, and
前記曲面構造に形成された燃料噴射口と、 A fuel injection port formed in the curved surface structure;
前記曲面構造の内部に所定の体積で形成され、燃料噴射口を介してノズルケーシングの内部へ燃料を供給する燃料チャンバーとを含み、 A fuel chamber that is formed in a predetermined volume inside the curved structure and that supplies fuel to the inside of the nozzle casing via a fuel injection port;
前記ノズルケーシングの内部側面には、ライナーを介して引き込まれた圧縮空気に渦流を形成することができるように、所定の長さだけ突出し且つ圧縮空気の引き込み方向に螺旋状を描く渦巻き構造の第３渦流形成突起が１つ以上形成されている、燃焼器ノズル組立体。 On the inner side surface of the nozzle casing, there is a spiral structure that protrudes by a predetermined length and spirals in the direction of drawing in the compressed air so that a vortex can be formed in the compressed air drawn in through the liner. A combustor nozzle assembly in which one or more three vortex forming protrusions are formed.
前記ノズルケーシングの内周面のうち、引き込まれた圧縮空気が垂直に触れ合う面から連続するコーナー部位に形成された曲面構造と、 Of the inner peripheral surface of the nozzle casing, a curved surface structure formed at a corner portion continuous from the surface where the drawn compressed air is vertically contacted, and
前記曲面構造に形成された燃料噴射口と、 A fuel injection port formed in the curved surface structure;
前記曲面構造の内部に所定の体積で形成され、燃料噴射口を介してノズルケーシングの内部へ燃料を供給する燃料チャンバーとを含んでなる、燃焼器ノズル組立体。 A combustor nozzle assembly including a fuel chamber formed in the curved structure with a predetermined volume and supplying fuel into the nozzle casing through a fuel injection port.
前記燃料噴射口は１つ以上の列を形成する、請求項８に記載の燃焼器ノズル組立体。 Two or more fuel injection ports are formed along the curved surface structure,
The combustor nozzle assembly of claim 8 , wherein the fuel injection ports form one or more rows.
側断面視で曲面構造の中央部に形成される第１燃料噴射口と、
前記第１燃料噴射口に隣接して配置され、第１燃料噴射口の内径の１０〜５０％に相当する内径で形成された第２燃料噴射口とを含む、請求項１０に記載の燃焼器ノズル組立体。 The fuel injection port is
A first fuel injection port formed in a central portion of the curved structure in a side sectional view;
The combustor according to claim 10 , further comprising: a second fuel injection port disposed adjacent to the first fuel injection port and having an inner diameter corresponding to 10 to 50% of an inner diameter of the first fuel injection port. Nozzle assembly.
前記燃焼器ノズル組立体は、前記圧縮機から供給される圧縮空気をその内部に導入するノズルケーシングを含み、
前記ノズルケーシングの内面のうち、引き込まれた圧縮空気が垂直に触れ合う面を取り囲むコーナー部位には、所定の曲率半径で形成されたラウンド構造の曲面構造が形成されており、
前記曲面構造の内部には、曲面構造の外面に形成された燃料噴射口を介してノズルケーシングの内部へ燃料を供給する燃料チャンバーが設けられており、
前記燃料噴射口は、ノズルケーシングが内周面に沿って２つ以上形成されており、
前記燃料噴射口は１つ以上の列を形成する、ガスタービン。 A gas turbine comprising a compressor, a combustor nozzle assembly and a turbine, comprising:
The combustor nozzle assembly includes a nozzle casing for introducing compressed air supplied from the compressor into the inside thereof,
Of the inner surface of the nozzle casing, a curved portion having a round structure formed with a predetermined radius of curvature is formed at a corner portion that surrounds a surface with which the drawn compressed air is vertically contacted,
A fuel chamber for supplying fuel to the inside of the nozzle casing through a fuel injection port formed on the outer surface of the curved structure is provided inside the curved structure .
Two or more nozzle casings are formed along the inner peripheral surface of the fuel injection port,
The gas turbine, wherein the fuel injection ports form one or more rows.
前記燃焼器ノズル組立体は、前記圧縮機から供給される圧縮空気をその内部に導入するノズルケーシングを含み、 The combustor nozzle assembly includes a nozzle casing for introducing compressed air supplied from the compressor into the inside thereof,
前記ノズルケーシングの内面のうち、引き込まれた圧縮空気が垂直に触れ合う面を取り囲むコーナー部位には、所定の曲率半径で形成されたラウンド構造の曲面構造が形成されており、 Of the inner surface of the nozzle casing, a curved portion having a round structure formed with a predetermined radius of curvature is formed at a corner portion that surrounds a surface with which the drawn compressed air is vertically contacted,
前記曲面構造の内部には、曲面構造の外面に形成された燃料噴射口を介してノズルケーシングの内部へ燃料を供給する燃料チャンバーが設けられており、 A fuel chamber for supplying fuel to the inside of the nozzle casing through a fuel injection port formed on the outer surface of the curved structure is provided inside the curved structure.
前記ノズルケーシングの内部側面には、ライナーを介して引き込まれた圧縮空気に渦流を形成することができるように、所定の長さだけ突出して第１渦流形成突起が２つ以上形成されている、ガスタービン。 Two or more first vortex forming protrusions are formed on the inner side surface of the nozzle casing so as to protrude by a predetermined length so that a vortex can be formed in the compressed air drawn through the liner. gas turbine.
前記燃焼器ノズル組立体は、前記圧縮機から供給される圧縮空気をその内部に導入するノズルケーシングを含み、 The combustor nozzle assembly includes a nozzle casing for introducing compressed air supplied from the compressor into the inside thereof,
前記ノズルケーシングの内周面のうち、引き込まれた圧縮空気が垂直に触れ合う面を取り囲むコーナー部位には、所定の曲率半径で形成されたラウンド構造の曲面構造が形成されており、 Of the inner peripheral surface of the nozzle casing, a round portion curved surface structure formed with a predetermined radius of curvature is formed at a corner portion surrounding a surface where the drawn compressed air comes into contact with the vertical,
前記曲面構造の内部には、曲面構造の外面に形成された燃料噴射口を介してノズルケーシングの内部へ燃料を供給する燃料チャンバーが設けられている、ガスタービン。 A gas turbine is provided with a fuel chamber for supplying fuel to the inside of the nozzle casing via a fuel injection port formed on the outer surface of the curved structure inside the curved structure.
前記燃料噴射口は１つ以上の列を形成する、請求項２６、または請求項２６に従属する請求項２７若しくは２８に記載のガスタービン。 Two or more nozzle casings are formed along the inner peripheral surface of the fuel injection port,
29. A gas turbine according to claim 26 or claim 27 or claim 28 dependent on claim 26, wherein the fuel injection ports form one or more rows.
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